[發明專利]一種基于被動微波遙感的干旱指數構建方法

有效

• 申請號: 201710070362.1
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN106897551B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 陳修治;蘇泳嫻;劉禮楊
• 申請（專利權）人: 中國科學院華南植物園;廣州地理研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智

一種基于被動微波遙感的干旱指數構建方法,包括以下具體步驟：構建日際掩膜、月際掩膜，消除冰川、積雪以及水體邊緣的混合像元對AMSR?E數據在對溫度反演時的影響；以AMSR?E的10.8GHz和89.0GHz垂直極化通道Tb構建起一種地表溫度反演模型用于對地表溫度進行反演，所述的Tb為被動微波遙感的亮度溫度數據；基于微波極化差異指數(MPDI)構建出微波歸一化植被指數模型；基于已建立的地表溫度反演模型和植被指數模型，分別構建起MTVDI模型的干邊、濕邊方程；建立起MTVDI模型對全國逐月干旱情況進行模擬、監測。優點是，有效地克服了可見光/近紅外遙感易受到氣象條件影響的缺陷，是對TVDI模型很大的改進。

技術領域

本發明涉及被動微波遙感干旱反演領域，具體涉及一種基于被動微波遙感的干旱指數構建方法。

背景技術

干旱是一種由于區域水分收支或供需不平衡形成的水分短缺的現象，是一種極其復雜且難以被人們所掌控的自然災害。在全世界所有土地上都經歷過不同持續時間、不同強度、不同頻率、不同空間范圍的農業干旱事件，造成農作物大面積減產絕收和巨大的經濟損失。如何采取有效地措施監測農業干旱，及時準確的了解農業旱情對當地政府和農業管理部門而言顯得極其重要。

目前，常規的干旱監測方法由于受到地面站的分布密度的限制，很難反映精細的農業干旱狀況，且監測成本由于受到人工成本的影響不斷升高。隨著遙感技術的發展，為了克服傳統干旱監測的不足，遙感技術以其覆蓋范圍廣、空間分辨率高、重訪周期短、數據獲取方便、資料客觀等特性被用于農業干旱的監測。目前遙感干旱監測指數大多基于可見光/近紅外波段，主要分為植被指數型、溫度指數型和植被-溫度指數型。植被指數型的干旱指數主要有歸一化植被指數(NDVI)、植被狀態指數(VCI)、標準植被指數、距平植被指數(AVI)等。但由于植被指數型干旱指數與植被綠度呈現強烈的相關性，它們往往更多的代表植被的生長情況而不是干旱情況。溫度指數類型的干旱指數主要有歸一化溫度指數(Normalized Difference Vegetation Index，NDTI)、溫度狀態指數(TemperatureCondition Index，TCI)等。與植被指數型干旱指數相比，由于葉片溫度與蒸騰的關系，溫度指數對水分脅迫更敏感，從而導致在量化干旱的嚴重性方面有一些限制。如果僅考慮溫度而不考慮植被，則該指數會忽略植物的不同抗旱性，從而在監測不同植被覆蓋種類的干旱情況方面存在一些不準確性。為了克服植被指數型或溫度指數型遙感干旱指數的不足，Sandholt提出了基于TS-NDVI三角關系的溫度植被干旱指數(TVDI)。近年來，TVDI已經被廣泛的用于不同尺度的干旱監測。前人的研究表明TVDI結合TS和NDVI的特性相比單一的植被指數或溫度指數能夠更好地反應出地表的干旱情況。

然而，目前的TVDI都是基于可見和近紅外遙感進行的，其極易受到云層、大氣中的水汽以及降水等的影響。星載被動微波遙感可以穿透薄云和稀疏植被，受天氣和植被的影響較小，能夠有效克服可見光和熱紅外波段遙感的不足，在地表參數反演中具有獨特的優越性。此外，已有大量的研究表明基于微波遙感的地表溫度反演具有較高的精度，與此同時，已有研究證明微波極化差異指數(MPDI)與地表植被覆蓋具有一定的負相關性。因此結合微波遙感與TVDI構建新的微波溫度植被干旱指數(MTVDI)具有極高的可行性。

發明內容

本發明的目的是為了有效的克服可見光/近紅外遙感的不足，以溫度植被干旱指數(Temperature Vegetation Drought Index,TVDI)為基礎，結合AMSR-E被動微波遙感，分別建立基于亮溫(Tb)的地表溫度反演模型和微波歸一化植被指數(MNDVI)模型，從而建立了一種新的干旱指數—微波溫度植被干旱指數(Microwave-Temperature VegetationDrought Index,MTVDI)。提供一種基于被動微波遙感的干旱指數構建方法。

本發明是通過以下技術方案來實現的：一種基于被動微波遙感的干旱指數構建方法,包括以下具體步驟：